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MODULO 1: NEUMÁTICA Y ELECTRONEUMÁTICAAUTOR: CARLOS MARIO MARIN OCTUBRE – 2005

Diseñar, construir y probar circuitos neumáticos.Tener conocimiento de los últimos avances y desarrollo.Encontrar y corregir fallas sencillas en sistemas.Aplicar la neumática y en la automatización de procesos industriales.


Principios físicos y propiedades del aire.Producción de aire comprimido.Preparación del aire comprimido para suutilización.Construcción, funcionamiento y simbologíade los elementos neumáticos de trabajo.Construcción, funcionamiento y simbologíade los elementos neumáticos de trabajo.Mandos. Definición, características y tipos.Construcción e interpretación de planos decircuitos neumáticos.Construcción de circuitos neumáticosbásicos.Simulación y activación de circuitosneumáticos por computador.

1 12

1S1 1S2 1S3

13%

2

1

12

3

2

1 3

4 2

51

3

14 12

2

1 3

1S1

2

1 3

1S2

2

1 3

1S3

2

1 3

2

1 3

10 12

1A

1V

0V2

0Z4

0V1

0Z3 0S


El término neumática se deriva de la expresión griega “pneuma” que significa hálito, soplo, aire.

El aire para las aplicaciones lo obtenemos del manto gaseoso con el que está envuelta la tierra, cuya composición por unidad de volumen es 78% de Nitrógeno, 20% de Oxígeno, 1.3% de gases nobles (Helio, Argón, Neón), y cantidades menores de anhídrido carbónico, vapor de agua y partículas sólidas.

La densidad del aire en la troposfera es de 1,293 Kg/m3.

INTRODUCCIÓN


EVOLUCIÓN HISTÓRICAEl ser humano lleva en sus pulmones el

compresor mas natural y eficiente, puede tratar 100 lt/min de aire ejerciendo una presión de 0.02 a 0.08 bar, es de seguridad inigualable y los costos de funcionamiento son nulos.

El aire tomó consistencia científica a partir del siglo XVII, cuando fué objeto de estudio de los científicos como Torriceli, Pascal, Boyle, Marriotte, Gay Lussac, etc.


SUCESOS NOTABLES1881. Se instaló en París una central de

producción de aire comprimido para el mando de un reloj que marcaba la hora exacta, accionada por los impulsos que llegaban desde la planta.

1886. El Dr. Poblet inventa el ascensor de aire comprimido.

1888. Funciona en París la primera central de compresores.


1890. Se suscitaron controversias sobre larentabilidad del aire comprimido encompetencia con la máquina de vapor, el motorde gas y la electricidad.

1891. El profesor Riedler construyó el primergran compresor de dos escalones.

1934. El profesor Lysholm presenta en Sueciala patente del compresor de tornillo, con dosrotores circulares.

1950. La producción de compresores de tornillose realiza en cantidades considerables.


PROPIEDADES DEL AIRE COMPRIMIDO

• Abundante

•Transporte

•Almacenable

•Temperatura

•Antideflagrante

•Limpio

•Constitución de los Elementos

•Velocidad

Ventajas

• Ruido

•Fuerza

•Señales Lentas

•Preparación

•Compresibilidad

•Costos

Desventajas


COMPOSICIÓN DEL AIRECONCEPTO DE AIRE LIBRE:

Aire atmosférico a la presión y temperatura normales. (N lt/min).

“Compressed Air Gas Institute” de USA.T = 20 °CP = 1.033 Kg/cm2HR= 36%

“Comite Europeen des transmisions oléohydrauliques et pneumatiques”. CETOP RP 44P.

T = 20 °CP = 1.013 barHR = 35%


CONVERSIÓN DEL AIRE LIBRE

Q = Q1 [(P + 1.033) / 1.033]

Q: Litros de aire libre por minuto.Q1: Litros de aire comprimido por minuto.P: Presión de aire comprimido en bar.

La cantidad de aire realmente suministrada por el compresor es de 20 al 25% menorque la indicada.


MAGNITUDES FUNDAMENTALES• PRESIÓN: Es el cociente de dividir

una fuerza por la superficie que recibe su acción.

AFP

F

AP

CAUDAL: Es el volumen de fluido que pasa por una sección transversal de una tubería o conducto por cada unidad de tiempo.

D

l

Q

segm

TIEMPOVOLUMENQ

3

segmmVELOCIDADAREAQ ** 2


TIPOS DE PRESIÓN

presión atmosférica. es aquella ejercida por las moléculas del aire contenidas en la atmósfera sobre los cuerpos; su valor depende de la altitud en la que se mida

presión manométrica. es aquella que excede la presión atmosférica y esta contenida en un depósito cerrado

vacío. es la presión menor a la atmosférica

Estratosfera

Atmósfera

cero absoluto

presión atmosférica

depresión o vacío

presión manométrica


LEY DE GASES•Los procesos de compresión son aquellos en los que el fluido se comprime y se desplaza.

•El fluido a comprimir puede asimilarse a un gas perfecto mientras los procesos de compresión no excedan los límites.

•Las leyes de los gases perfectos enlazan íntimamente la presión, el volumen y la temperatura. f(p,V,T)=0.


y como todos los gases cumple con la ley general de los gases

Expansibilidad

Compresibilidad


El aire comprimido contiene impurezas que pueden causar

interrupciones en los mandos neumáticos.

Estas impurezas son en general:•Gotas de Agua•Polvo•Restos de aceite de los compresores•Oxido•Cascarillas y similares

Debido a que el aire comprimido tomacontacto con los diversos elementosde trabajo, mando y señal se debetratar de eliminar dichas impurezas.

Mediante la preparación del airecomprimido se aumenta la duración delos elementos.


•Le roba al sistema energía útil.

•Lineas de aire corroidas por goteras

•Disminuye la potencia y eficiencia de las herramientas neumáticas

•Incrementa los gastos de mantenimiento y reparación

•Los lubricantes son arrastrados de las herramientas neumáticas.

•Las partículas sólidas desgastan las superficies.

•Contribuye a Aumentar los productos desgastados.

EL AIRE COMPRIMIDO SUCIO Y HUMEDO CUESTA DINERO


En la aspiración y compresión del aire atmosféricollega el agua, en forma de vapor a la red de airecomprimido. La cantidad de agua se forma enfunción de la humedad relativa del aire,dependiendo de ésta, de la temperatura del aire yde la presión.


El aire atmosférico siempre contienehumedad, o vapor de agua.

Cualquier baja en la temperatura oincremento en la presión causará lacondensación de la humedad del aire

• Humedad Relativa: es la cantidad dede agua que en un m3 de aire puedeadmitir a una determinada presión ytemperatura.

•Humedad Absoluta: es la cantidad deagua que contiene un m3 de aire.


Condensación: es el cambio de vapor de agua a agua líquida. Este fenomeno se ve afectado bajando la temperatura o incrementando la presión.

Punto de Saturación: es el punto en el cual el aire retiene todo el vapor de agua que pueda. ( 100% de humedad relativa)

Punto de Rocío: Temperatura a la cual el vapor de agua del aire se condensa.

Punto de Rocío a presión : es más explicativo porque indica, a una presión dada, la temperatura a la cual se forman condensados en las líneas de aire comprimido.


El vapor de agua y otroscontaminantes del aireambiental entran por elcompresor. Un metro cubico deaire ambiental contiene:

El incremento en la presiónnormalmente causará que lahumedad se condense en el aire.De cualquier forma durante elproceso de compresión, latemperatura del aire asciendedebido al calor de fricción,incrementando también su habilidadpara retener el vapor de agua.


NEUMATICA

Producción de trabajo mediante el aprovechamiento de la energía potencial del aire comprimido


COMPRESORES

Para producir aire comprimido se utilizancompresores que elevan la presión del aireal valor de trabajo deseado. Los mecanismosy mandos neumáticos se alimentan desde unaestación central.

En el momento de la planificación esnecesario prever un tamaño superior de lared, con el fin de poder alimentar aparatosneumáticos nuevos que se adquieran en elfuturo.

Es muy importante que el aire sea puro. Sies puro el generador de aire comprimidotendrá una larga duración.


TIPO DE COMPRESORES


ACUMULADORESEl acumulador o depósito sirve para estabilizarel suministro de aire comprimido. Compensa lasoscilaciones de presión en la red de tuberías amedida que se consume aire comprimido.

Gracias a la gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua


El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende:

• Del caudal de suministro del compresor

• Del consumo de aire

• De la red de tuberías (volumen suplementario)

• Del tipo de regulación

• De la diferencia de presión admisible en el interior de la red.

Determinación del acumulador cuando el compresor funciona Intermitentemente


Disposición de la tuberia en cuello de ganzo.

Inclinación minima de un 1%

Red Abierta

Red Anillo


En caso de que los refrigeradores intermedios y final no seansuficientes para obtener aire comprimido completamente seco, sedebe realizar un proceso de secado de aire.

Esta fuerte reducción sólo es necesaria en casos de aplicación muy especiales.


PROCESO QUIMICO: Admitir en una materia sólida o líquida, otra gaseosa o líquida. Este proceso se caracteriza por:

•Simple Montaje de Instalación•Reducido desgaste Mecánico•No nesecita energia extra de aportación

1) Filtro previo separa grandes cantidades de agua y de aceite.

2) La masa de secado extrae del aire las gotas de agua.

3) La masa de secado se mezcla con el agua y llega al deposito de recuperación.

La masa de secado debe ser removida regularmente del

absorvedor ( 2a 4 veces por año )


PROCESO FISICO: Depositación de sustancias sobre la superficie de cuerpos solidos. Este proceso se caracteriza por:

•Adsorve agua hasta el 40% de su peso.•Utilisa un material desecante (AluminaGel, dioxido de silicio)•Aplicaciones en exteriores.

1) El aire comprimido pasa a traves del Gel el cual adsorve el agua.

2)Cuando se satura el Gel se regenera

3) Cuando un secador esta secando el otro esta regenerando.

Bajo las condiciones normales se debe cambiar el material de

secado cada 2-3 años


Si se enfría el aire comprimido a una temperatura más baja que el punto de rocío, aparece una condensación y se separa el agua.

•El aire caliente se nfria mediante el intercambiador de calor aire-aire.

•El condensado de aceite y de agua se evacua del intercambiador de calor, a traves del separador.

•Este aire pasa por el grupo frigorifico y se enfria más hasta una temperatura de 1,7°C y se elemina por segunda vez el agua y el aceite condensados.


El filtro tiene la misión de extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas y el agua condensada.

El filtro de aire comprimidopuede suministrar airecomprimido bastabte limpio yante todo seco.

El filtro de aire comprimidopuede incorporarseindividualmente o formandouna unidad completa juntocon el lubricador y elregulador de presión


MANTENIMIENTO

•Revisión Periodica del estado del Filtro

•Limpieza del cartucho filtrante de lasimpurezas y y las particulas de óxidoque quedan retenidas en él, si no serealiza esta operación se va reduciendoel caudal de aire.

Purgar el condensado cuando se ha

alcanzado la marca de nivel máximo.


Si aún hubiera mayores cantidadesde suciedad en el mando y no fueraposible un vaciado del condensadocon regularidad pueden aplicarsepurgas automáticas.

MANTENIMIENTO

•Purga manual periodica.

•Desarme de la purga paralimpieza interna.


El regulador tiene la misión demantener la presión de trabajo(secundaria) lo mas constanteposible independiente de lafluctuaciones que sufre lapresión de red y del consumo deaire.

Presiones demasiado altas producen

grandes pérdidas de carga y desgaste

elevado.

Presiones demasiado bajas no dan económia, ya que en consecuencia tenemos rendimientos

malos


El lubricado tiene la misión de lubricar los elementos neumáticos en medida suficiente.

El lubricante previene undesgaste prematuro de las piezasmóviles, reduce el rozamiento yprotege los elementos contracorrosión.


La unidad de mantenimiento representa una combinación de los siguientes elementos

•Filtro de aire comprimido

•Regulador de Presión

•Lubricador de aire comprimido.


•Rápido desgaste de piezas móviles en cilindros y valvulas

•Formación de gotas de agua en las conducciones

•En el lubricador se deposita agua.

•Velocidad lenta de los elementos de trabajo.

•Los silenciadores de las válvulas se ensucian

•Velocidad lenta de los elemntos de trabajo


•Examinar los diferentes elementos de la unidad de mantenimiento

•Condensación en el filtro de aire

•Cartucho filtrante en el filtro de aire

•Graduación del regulador de presión

•Graduación del lubricador de aire comprimido

•Utilización del aceite adecuado

•Sentido de paso de la unidad de mantenimientoHOME

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